涉及用于led的光學(xué)透鏡的方法和裝置制造方法
【專利摘要】用于光學(xué)透鏡(10，110)的方法和裝置，該光學(xué)透鏡(10，110)在結(jié)合至少一個(gè)LED使用時(shí)適于提供非對(duì)稱的光線輸出模式。該光學(xué)透鏡(10，110)可以包括旋轉(zhuǎn)部分(20，120)以及從旋轉(zhuǎn)部分(20，120)的末端進(jìn)行延伸的突出部分(40，140)。一個(gè)或多個(gè)表面特征可以可選地被應(yīng)用于該光學(xué)透鏡(10，110)的外表面的多個(gè)部分。
【專利說明】涉及用于LED的光學(xué)透鏡的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本上涉及一種光學(xué)透鏡。更具體地，這里所公開的各種發(fā)明方法和裝置涉及一種用于與至少一個(gè)LED結(jié)合使用以便提供非對(duì)稱的光線輸出模式的光學(xué)透鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字照明技術(shù)，即基于諸如發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體光源的照明，為傳統(tǒng)的熒光、HID和白熾燈提出了一種可行的替換方式。LED的功能優(yōu)勢(shì)和好處包括高的能量轉(zhuǎn)換和光學(xué)效率、耐久性、低操作成本等等。LED技術(shù)近期的發(fā)展已經(jīng)提供了高效且魯棒的全光譜光源，其支持許多應(yīng)用中的各種發(fā)光效果。如美國(guó)專利號(hào)6016038和6211626中詳細(xì)討論的，一些包含這些光源的器材以發(fā)光模塊為特征，其包括能夠產(chǎn)生例如紅色、綠色和藍(lán)色的不同顏色的一個(gè)或多個(gè)LED以及用于獨(dú)立控制LED的輸出以便生成各種顏色和顏色變化的發(fā)光效果的處理器。
[0003]許多整合有一個(gè)或多個(gè)LED的照明器材以一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡為特征，它們均提供在一個(gè)或多個(gè)LED上。例如，一些照明器材包括處于一個(gè)或多個(gè)LED上方的全內(nèi)反射(TIR)準(zhǔn)直器。TIR準(zhǔn)直器包括反射內(nèi)表面，其位于(多個(gè))LED周圍以捕捉并基本上使得由此所發(fā)射的大部分光線準(zhǔn)直。常規(guī)TIR準(zhǔn)直器的反射表面通常是圓錐形的，其從拋物線、橢圓或雙曲線形的曲線所得出。所述反射表面被配置為使得其發(fā)生傾斜而為從(多個(gè))LED入射于其上的大多數(shù)光射線提供高于臨界角的入射角度，因此使得所述反射表面經(jīng)由TIR進(jìn)行反射。
[0004]TIR準(zhǔn)直器通常包括:第一折射表面，其包圍LED的發(fā)光部分并且對(duì)從LED所發(fā)出的光射線進(jìn)行折射；包圍所述折射表面的反射圓錐表面；和提供在所述反射圓錐表面頂端的離去表面。從LED所發(fā)射的光線通過這樣的準(zhǔn)直器的第一折射表面進(jìn)行折射，在反射圓錐表面上(經(jīng)由TIR)被反射，并且隨后通過離去表面進(jìn)行折射而因此產(chǎn)生基本上準(zhǔn)直的光線輸出。這樣的準(zhǔn)直光線輸出通常是基本上對(duì)稱的，這在某些照明應(yīng)用中可能是不希望出現(xiàn)的。例如，在照明器材關(guān)于所期望光線輸出目標(biāo)偏離中心的照明應(yīng)用中，對(duì)稱的光束模式會(huì)包含相當(dāng)部分的錯(cuò)過所期望光線輸出目標(biāo)的光線和/或可能不均勻地照亮光線輸出目標(biāo)。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中需要提供一種用于結(jié)合至少一個(gè)LED使用以提供非對(duì)稱的光線輸出模式的光學(xué)透鏡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開針對(duì)一種用于可結(jié)合至少一個(gè)LED利用以提供非對(duì)稱光線輸出模式的光學(xué)透鏡的方法和裝置。例如，在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)透鏡可以包括旋轉(zhuǎn)部分，其具有部分圍繞透鏡的光學(xué)軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的外圓錐壁。所述光學(xué)透鏡還可以包括沿線性突出軸線從所述旋轉(zhuǎn)部分的末端進(jìn)行延伸的突出部分。所述突出部分可以可選地具有如沿所述線性突出軸線所看到的基本上與TIR部分的末端處的外圓錐壁末端的輪廓相符的輪廓。諸如挖空、突起、帶角度表面、棱柱和/或凹槽之類的一個(gè)或多個(gè)表面特征可以被可選地應(yīng)用于所述光學(xué)透鏡的外表面的多個(gè)部分。
[0007]基本上，在一個(gè)方面，提供了一種非對(duì)稱光學(xué)透鏡，其包括LED凹進(jìn)，與所述LED凹進(jìn)相交的光學(xué)軸線，以及垂直于所述光學(xué)軸線并且與所述LED凹進(jìn)相交的突出軸線。所述光學(xué)透鏡還包括旋轉(zhuǎn)部分，其具有部分圍繞光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)的外圓錐壁。所述外圓錐壁包圍LED凹進(jìn)的一部分并且被配置為對(duì)源自于LED凹進(jìn)的入射于其上的大部分光線輸出進(jìn)行內(nèi)反射并使其準(zhǔn)直。所述外圓錐壁在其末端定義了第一輪廓。所述光學(xué)透鏡還包括從所述外圓錐壁的末端進(jìn)行延伸的突出部分。所述突出部分具有沿突出軸線的任意點(diǎn)觀看都基本上與所述第一輪廓的相對(duì)應(yīng)部分相符的輪廓。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述突出部分包括帶角度末端，其向上帶角度并且遠(yuǎn)離LED凹進(jìn)以使得所述突出部分沿光學(xué)軸線的高度隨著沿突出軸線而距旋轉(zhuǎn)部分的距離增加而減小。在那些實(shí)施例的一些變化形式中，突出部分沿光學(xué)軸線的高度隨著沿突出軸線而距旋轉(zhuǎn)部分的距離的增加而線性減小。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)部分包括預(yù)定義的非平面上表面，其上具有光學(xué)配制(optical prescription)。在那些實(shí)施例的一些變化形式中，所述光學(xué)配制包括至少一個(gè)基本上垂直于光學(xué)軸線和突出軸線的凹槽。在那些實(shí)施例的一些變化形式中，所述光學(xué)配制包括相對(duì)于光學(xué)軸線成銳角并且相對(duì)于突出軸線成鈍角的向上帶角度的表面。
[0010]基本上，在另一個(gè)方面，提供了一種可置于至少一個(gè)LED上方的非對(duì)稱光學(xué)透鏡，并且其包括可與LED的光線輸出軸線對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)軸線。所述光學(xué)透鏡還包括圍繞所述光學(xué)軸線大約180度提供的旋轉(zhuǎn)部分。所述旋轉(zhuǎn)部分具有外圓錐壁，其被配置為對(duì)來自LED的入射于其上的大部分光線輸出進(jìn)行內(nèi)反射并基本上使其準(zhǔn)直。所述外圓錐壁在旋轉(zhuǎn)部分的末端定義了第一輪廓。線性突出軸線垂直于光學(xué)軸線并垂直于所述第一輪廓進(jìn)行延伸。所述光學(xué)透鏡的突出部分從旋轉(zhuǎn)部分進(jìn)行延伸并且在光學(xué)軸線的其余部分周圍進(jìn)行延伸。如沿線性突出軸線的任意點(diǎn)所看到的所述突出部分的輪廓基本上與第一輪廓的相對(duì)應(yīng)部分相符。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述第一輪廓是最佳擬合的平順線條。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)透鏡進(jìn)一步包括在圓錐壁的內(nèi)部關(guān)于光學(xué)軸線定位的內(nèi)折射表面。所述內(nèi)折射表面對(duì)光線輸出進(jìn)行折射并且將光線輸出指向圓錐壁。在那些實(shí)施例的一些變化形式中，所述內(nèi)折射表面包括凸面的上折射表面?？蛇x地，所述上折射表面是具有基本上等于所述光學(xué)透鏡的材料的折射率的離心率數(shù)值的雙曲線。在一些實(shí)施例中，所述光學(xué)透鏡進(jìn)一步包括在所述內(nèi)折射表面和圓錐壁之間延伸的基座。
[0013]在一些實(shí)施例中，整個(gè)圓錐壁是最佳擬合的平順線條。而且，所述光學(xué)軸線可以被配置為與LED的中心光線輸出軸線對(duì)準(zhǔn)。
[0014]在一些實(shí)施例中，沿線性突出軸線的突出部分的輪廓隨著沿線性突出軸線而距旋轉(zhuǎn)部分的距離增加而沿光學(xué)軸線縮短。而且，所述旋轉(zhuǎn)部分可以包括其上具有光學(xué)配制的非平面的上表面。
[0015]基本上，在另一個(gè)方面，一種設(shè)計(jì)非對(duì)稱光學(xué)透鏡的方法包括以下步驟:確定總體內(nèi)反射輪廓；使得所述總體內(nèi)反射輪廓圍繞光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)大約180度；并且使得所述總體內(nèi)反射輪廓從經(jīng)旋轉(zhuǎn)的總體內(nèi)反射輪廓的末端線性突出。[0016]所述方法可以進(jìn)一步包括步驟，底切所突出的總體內(nèi)反射輪廓的至少一部分和/或至少在經(jīng)旋轉(zhuǎn)的總體內(nèi)反射輪廓的上表面應(yīng)用預(yù)定義的非平面光學(xué)配制。
[0017]在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括步驟，確定整合有所述非對(duì)稱光學(xué)透鏡的照明器材的安裝位置的一個(gè)或多個(gè)特性以及所述照明器材的所期望光學(xué)輸出。在那些實(shí)施例的一些變化形式中，所述總體內(nèi)反射輪廓和非平面光學(xué)配制中的至少一個(gè)基于所述安裝位置的一個(gè)或多個(gè)特性以及所期望光學(xué)輸出的確定。
[0018]如這里出于本公開的目的所使用的，術(shù)語“LED”應(yīng)當(dāng)被理解為包括任意電致發(fā)光二極管或者能夠響應(yīng)于電信號(hào)而生成輻射的其它類型的載流子注入/基于結(jié)的系統(tǒng)。因此，術(shù)語LED包括但并不局限于響應(yīng)于電流而發(fā)光的各種基于半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)、發(fā)光聚合物、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、電致發(fā)光帶等。特別地，術(shù)語LED是指可以被配置為以紅外光譜、紫外光譜和可見光譜(通常包括從大約400納米至大約700納米的輻射波長(zhǎng))的各部分的一個(gè)或多個(gè)生成輻射的所有類型的發(fā)光二極管(包括半導(dǎo)體和有機(jī)發(fā)光二極管)。LED的一些示例包括但并不局限于各種類型的紅外LED、紫外LED、紅色LED、藍(lán)色LED、綠色LED、黃色LED、琥珀色LED、橙色LED和白色LED (以下進(jìn)一步討論)，但是并不局限于此。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，LED可以被配置和/或控制為針對(duì)給定光譜(例如，窄帶寬、寬帶寬)生成具有各種帶寬的輻射(例如，半最大值全寬度或FWHM)，以及給定的一般顏色類別內(nèi)的各種主波長(zhǎng)。
[0019]例如，被配置為生成基本上白色光線的LED (例如，白色LED)的一種實(shí)施方式可以包括分別發(fā)射不同電致發(fā)光光譜的多個(gè)模(die)，它們作為組合而混合形成基本上白色的光線。在另一種實(shí)施方式中，白色光LED可以與磷光體材料相關(guān)聯(lián),所述磷光體材料將具有第一光譜的電致發(fā)光轉(zhuǎn)換為不同的第二光譜。在所述實(shí)施方式的一個(gè)示例中，具有相對(duì)短的波長(zhǎng)和窄帶寬的電致發(fā)光“泵浦”磷光體材料，其進(jìn)而輻射具有稍寬光譜的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的輻射。
[0020]還應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語LED并不對(duì)LED的物理和/或電氣封裝類型進(jìn)行限制。例如，如以上所討論的，LED可以是指具有被配置為分別發(fā)射不同輻射光譜的多個(gè)模(例如，可以被單獨(dú)或不單獨(dú)控制)的單個(gè)發(fā)光設(shè)備。而且，LED可以與被認(rèn)為是LED的整體部分的磷光體相關(guān)聯(lián)(例如，一些類型的白色LED)。通常，術(shù)語LED可以是指封裝LED、非封裝LED、表面安裝LED、板載芯片LED、T封裝安裝LED、徑向封裝LED、功率封裝LED、包括一些類型的包裝和/或光學(xué)元件(例如，漫射透鏡)的LED，等等。
[0021]術(shù)語“光源”應(yīng)當(dāng)被理解為是指各種輻射源中的任意一種或多種，其包括但并不局限于基于LED的源(包括如以上所定義的一個(gè)或多個(gè)LED)、白熾源(例如，白熾燈、鹵素?zé)?、熒光源、磷光源、高強(qiáng)度放電源(例如，鈉蒸汽、汞蒸汽和金屬鹵化物燈)、激光、其它類型的電致發(fā)光源、熱性光源(例如，火焰)、燭光源(例如，汽燈罩、碳弧輻射源)、光學(xué)光源(例如，氣體放電源)、使用電子飽和的陰極光源、流電光源、晶體光源、電視顯像管光源、熱光源、摩擦光源、聲致發(fā)光源、無線電光源和發(fā)光聚合物。
[0022]術(shù)語“照明器材”在這里被用來指代一個(gè)或多個(gè)照明單元以特定形式因數(shù)、組裝或封裝的實(shí)施方式或部署形式。術(shù)語“照明單元”在這里被用來指代包括相同或不同類型的一個(gè)或多個(gè)光源的裝置。給定照明單元可以具有針對(duì)(多個(gè))光源、包裝/外殼部署形式和形狀和/或電氣和機(jī)械連接配置的各種安裝部署形式之一。此外，給定照明單元可選地可以與涉及(多個(gè))光源的操作的各種其它組件(例如，控制電路)相關(guān)聯(lián)(例如，包括，與之耦合和/或封裝在一起)?！盎贚ED的照明單元”是指單獨(dú)或與其它非基于LED的光源相結(jié)合地包括一個(gè)或多個(gè)如以上所討論的基于LED的光源的照明單元?！岸嗤ǖ馈闭彰鲉卧侵赴ū慌渲脼榉謩e生成不同輻射光譜的至少兩個(gè)光源的基于LED或非基于LED的照明單元，其中每個(gè)不同源的光譜可以被稱作多通道照明單元的“通道”。
[0023]應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，以上概念以下更為詳細(xì)討論的另外概念的所有組合形式(假設(shè)這樣的概念并非互相矛盾)被預(yù)期作為這里所公開的發(fā)明主題的一部分。特別地，在本公開結(jié)尾處出現(xiàn)的所請(qǐng)求保護(hù)的主題的所有組合都被預(yù)期作為這里所公開的發(fā)明主題的一部分。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，也可以出現(xiàn)在通過引用所結(jié)合的任意公開中的這里所明確采用的術(shù)語應(yīng)當(dāng)符合與這里所公開的特定概念最為相符的含義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記通常貫穿不同視圖而指代相同的部分。而且，附圖并不必然依比例繪制，而是一般強(qiáng)調(diào)圖示出本發(fā)明的原則。
[0025]圖1圖示了光學(xué)透鏡的實(shí)施例的上部透視圖。
[0026]圖2圖示了圖1的光學(xué)透鏡的下部透視圖。
[0027]圖3圖示了沿圖1的剖面線3-3所取的圖1的光學(xué)透鏡的截面圖并且示出了光學(xué)透鏡的旋轉(zhuǎn)部分。
[0028]圖4圖示了沿圖1的剖面線4-4所取的圖1的光學(xué)透鏡的截面圖并且示出了光學(xué)透鏡的關(guān)出部分。
[0029]圖5圖示了沿圖1的剖面線5-5所取的圖1的光學(xué)透鏡的截面圖。
[0030]圖6圖示了光學(xué)透鏡的第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)部分。
[0031]圖7圖示了圖6的光學(xué)透鏡的第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)部分和突出部分；旋轉(zhuǎn)部分的末端以虛線圖示。
[0032]圖8圖示了可以整合所述光學(xué)透鏡的基于LED的照明器材；基于LED的照明器材鄰近表面進(jìn)行圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0033]許多整合有一個(gè)或多個(gè)LED的照明器材以一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透鏡為特征，它們均提供在一個(gè)或多個(gè)LED上。例如，一些照明器材包括處于一個(gè)或多個(gè)LED上方的TIR準(zhǔn)直器以因此產(chǎn)生基本上準(zhǔn)直的光線輸出。這樣的準(zhǔn)直光線輸出通?；旧鲜菍?duì)稱的，這在某些照明應(yīng)用中可能是不希望出現(xiàn)的。例如，在照明器材關(guān)于所期望光線輸出目標(biāo)偏離中心的照明應(yīng)用中，對(duì)稱的光束模式會(huì)包含相當(dāng)部分的錯(cuò)過所期望光線輸出目標(biāo)的光線和/或可能不均勻地照亮光線輸出目標(biāo)。
[0034]因此， 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到，本領(lǐng)域中需要提供一種具有旋轉(zhuǎn)部分和突出部分的光學(xué)透鏡以便結(jié)合至少一個(gè)LED使用而提供非對(duì)稱的光線輸出模式。更一般地， 申請(qǐng)人:已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到，使得光學(xué)透鏡結(jié)合至少一個(gè)LED使用而提供非對(duì)稱的光線輸出模式將會(huì)是有利的。
[0035]鑒于上文，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例和實(shí)施方式針對(duì)于一種光學(xué)透鏡。[0036]在以下詳細(xì)描述中，出于解釋而非限制的目的，給出了公開具體細(xì)節(jié)的代表性實(shí)施例以便提供對(duì)所請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明的全面理解。然而，對(duì)于已經(jīng)從本公開而獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)顯而易見的是，根據(jù)這里的教導(dǎo)的與這里所公開的具體細(xì)節(jié)有所不同的其它實(shí)施例也處于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。此外，可以省略對(duì)公知裝置和方法的描述以免對(duì)代表性實(shí)施例的描述造成混淆。這樣的方法和裝置顯然處于所請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，討論了這里所公開的光學(xué)透鏡的各種實(shí)施例可以結(jié)合洗墻式凹進(jìn)照明器材使用以向目標(biāo)照明區(qū)域提供基本上均勻的照明。然而，在并不背離所請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明的范圍或精神的情況下預(yù)想到整合光學(xué)透鏡的其它基于LED的照明器材。例如，光學(xué)透鏡可以在需要來自一個(gè)或多個(gè)LED的非對(duì)稱光線輸出的其它基于LED的照明器材中實(shí)施。這樣的照明器材可選地可以向目標(biāo)照明區(qū)域提供基本均勻照明或可以向其提供非均勻照明。
[0037]參考圖1至5，圖示了非對(duì)稱光學(xué)透鏡10的第一實(shí)施例。圖1和2分別圖示了光學(xué)透鏡10的上部透視圖和下部透視圖。圖3、4和5分別圖示了沿圖1的剖面線3-3、4-4和5-5所取的光學(xué)透鏡10的截面圖。
[0038]光學(xué)透鏡10包括旋轉(zhuǎn)部分20，其位于光學(xué)軸線A的第一側(cè)并且圍繞光學(xué)軸線A延伸大約180度。光學(xué)透鏡10還包括突出部分40，其位于光學(xué)軸線A的第二側(cè)并且圍繞其延伸大約180度。一般來講，旋轉(zhuǎn)部分20在光學(xué)透鏡10被置于LED周圍時(shí)基本上在兩個(gè)方向使得入射于其中的光射線準(zhǔn)直，而突出部分40則在光學(xué)透鏡10被置于LED周圍時(shí)基本上在一個(gè)方向使得入射于其中的光射線準(zhǔn)直。在可替換實(shí)施例中，部分20、40均可以圍繞光學(xué)軸線延伸更多或更少的度數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)部分20可以圍繞光學(xué)軸線A延伸大約190度，而突出部分40可以圍繞光學(xué)軸線A延伸大約170度。
[0039]旋轉(zhuǎn)部分20包括TIR圓錐壁22。所述TIR圓錐壁22被配置為對(duì)從光學(xué)透鏡10位于其周圍的一個(gè)或多個(gè)LED所發(fā)射的入射于其上的大部分光線進(jìn)行內(nèi)反射。所圖示的TIR圓錐壁22具有圓錐形的最佳擬合的平順線條以(經(jīng)由TIR)對(duì)側(cè)面折射表面64所折射的光線進(jìn)行最優(yōu)反射并使其準(zhǔn)直?？蛇x地，所述平順線條可以圍繞TIR圓錐壁22的整體保持基本上恒定。例如，在圖3中可看到的圓錐壁22的輪廓的左右兩側(cè)是相同的。而且，例如，圖5中的圓錐壁22的輪廓基本上與圖3中相同，但是其比圖3中的圓錐壁22向上延伸更多。在可替換實(shí)施例中，TIR圓錐壁22的輪廓例如可以從另一線條輪廓、拋物線曲線、橢圓曲線和/或雙曲線而得出。由于其圍繞光學(xué)軸線A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以TIR圓錐壁22的輪廓可選地在一些可替換實(shí)施例可以有所變化。已經(jīng)從本公開或以的本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠尤其基于來自光學(xué)透鏡10的所期望光線輸出、一個(gè)或多個(gè)LED的光線輸出特性、光學(xué)透鏡10的材料的折射率和/或光學(xué)透鏡10在TIR圓錐壁22內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)折射表面的特性中的一個(gè)或多個(gè)來確定所期望的TIR圓錐壁輪廓。
[0040]突出部分40從旋轉(zhuǎn)部分20進(jìn)行延伸。所述突出部分40沿基本上垂直于光線軸線A的線性突出軸線B (圖2和5)而從旋轉(zhuǎn)部分20線性延伸。所圖示的突出部分40是旋轉(zhuǎn)部分20的末端沿線性突出軸線B的線性突出。突出部分40包括突出側(cè)面42，它們均具有與處于旋轉(zhuǎn)部分20末端的TIR圓錐壁22的相對(duì)應(yīng)部分的輪廓相對(duì)應(yīng)的輪廓(例如，如圖3中看到的輪廓)。突出部分40還可以包括基本上為平面的上表面46和突出的帶角度末端44。帶角度末端44表示線性突出的帶角度挖空并且可以有助于使得贗像光線最小化。在可替換實(shí)施例中，線性突出部分40的末端可以以不同角度進(jìn)行挖空，可以以非平面角度進(jìn)行挖空，可以不以角度進(jìn)行挖空，和/或可以僅沿其一部分以角度進(jìn)行挖空。
[0041]LED凹進(jìn)60位于TIR圓錐壁22和突出側(cè)面42的內(nèi)部，其具有側(cè)面折射表面64和上部折射表面66。LED凹進(jìn)60的大小被設(shè)置為至少將一個(gè)或多個(gè)LED的發(fā)光部分容納于其中。例如，LED凹進(jìn)60的大小可以被設(shè)置為容納單個(gè)表面安裝的LED封裝的整體。所述上部折射表面66是相對(duì)于LED凹進(jìn)60的凸面并且包括隨著其在旋轉(zhuǎn)部分20中朝上部折射表面66的外圍移動(dòng)而上升的部分68。上部折射表面66沿突出部分40基本上為管狀并且沿旋轉(zhuǎn)部分20基本上為球面。在一些實(shí)施例中，折射表面66可以是具有與光學(xué)透鏡10的材料的折射率相等的離心率數(shù)值的雙曲線。在這樣的實(shí)施例中，以折射表面66的較低焦點(diǎn)而從LED所發(fā)射并且入射在折射表面66上的光射線將平行于所述雙曲線的橫向軸線而進(jìn)入光學(xué)透鏡10。
[0042]側(cè)面折射表面64基本上為U形，其具有通過帶角度端44的開口端。在其它實(shí)施例中，LED凹進(jìn)60可以不包括通過帶角度端44的開口端?；旧蠟閁型的基座62在側(cè)面折射表面64和光學(xué)透鏡10的外表面之間進(jìn)行延伸。
[0043]LED凹進(jìn)60可以在其中接納一個(gè)或多個(gè)LED。單個(gè)LED可選地可以被接納在LED凹進(jìn)60之中以使得其中心光線輸出軸線基本上與光學(xué)軸線A對(duì)準(zhǔn)。LED的中心光線輸出軸線基本對(duì)應(yīng)于其發(fā)光部分的中心并且可以基本對(duì)應(yīng)于LED的光線分布的中心部分。在可替換實(shí)施例中，LED可以被置于凹進(jìn)之內(nèi)以使得LED的中心光線輸出軸線相對(duì)于光學(xué)軸線A偏移和/或與之成非平行角度。
[0044]總體而言，折射表面64和66對(duì)位于其內(nèi)部的LED所發(fā)射的光線進(jìn)行折射并且將這樣的光線指向光學(xué)透鏡10的外表面。折射表面64和66可選地可以被配置為與特定LED或LED群組進(jìn)行交互。雖然這里圖示并描述了特定的折射表面64和66，但是已經(jīng)從本公開獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在可替換實(shí)施例中，可以利用可替換的折射表面64和66來實(shí)現(xiàn)所期望的光線分布和/或與光學(xué)透鏡10的可替換配置進(jìn)行交互。而且，雖然圖示了可以放置在LED安裝于其上的安裝表面和/或襯底周圍的基座62，但是在可替換實(shí)施例中，光學(xué)透鏡10可以以其它方式被放置在一個(gè)或多個(gè)LED周圍和/或接收來自一個(gè)或多個(gè)LED的光線輸出。
[0045]在TIR圓錐壁22的上部范圍之間進(jìn)行延伸的旋轉(zhuǎn)部分20的上表面在所圖示的實(shí)施例中并非是平面的并且在其上具有定制的光學(xué)配制。所述定制光學(xué)配制包括以基本上垂直于光學(xué)軸線A并且基本上垂直于線性突出軸線B的方向貫穿上表面進(jìn)行延伸的第一凹槽32。如圖1和5所示，凹槽32凹進(jìn)至基本上由突出上表面46所定義的平面以下。所述光學(xué)配制還包括以基本上垂直于光學(xué)軸線A并且基本上垂直于線性突出軸線B的方向貫穿上表面進(jìn)行延伸的第二凹槽34。如圖1和5所示，凹槽34上升至基本上由突出上表面46所定義的平面以上。此外，凹槽34隨著其遠(yuǎn)離第一凹槽32而向上傾斜。換句話說，與凹槽34的距光學(xué)軸線A最近的縱向邊緣與基座62的距離相比，凹槽34的距光學(xué)軸線A最遠(yuǎn)的縱向邊緣(在沿軸線A的方向)被部署為距基座62更遠(yuǎn)。
[0046]所述光學(xué)配制還包括帶角度上表面36，它隨著其遠(yuǎn)離光學(xué)軸線A以及遠(yuǎn)離凹槽32和34而向上延伸。帶角度上表面36在所圖示的實(shí)施例中基本上是平面的。在可替換實(shí)施例中，帶角度上表面36可以是凹面的、凸面的、具有非連續(xù)橫面(thereacross),或者以其它方式是非平面的。TIR圓錐壁22不間斷地延伸至帶角度上表面36以及凹槽32和34。在可替換實(shí)施例中，任意光學(xué)配制的全部或部分的上表面和TIR圓錐壁22之間的外側(cè)壁可以與TIR圓錐壁22的相接部分有所不同。例如，在一些實(shí)施中，這樣的外側(cè)壁的全部或部分可以相對(duì)于TIR圓錐壁22的各部分突出和/或凹進(jìn)。
[0047]一般而言，凹槽32和34基本上使得周圍入射于其上的至少一些光線輸出發(fā)生轉(zhuǎn)移。例如，凹槽32可以使得入射于其上的光線輸出在基本上朝向突出部分40的范圍的方向和基本上朝向旋轉(zhuǎn)部分20的范圍的方向之間基本上等同地發(fā)生轉(zhuǎn)移。而且，例如，凹槽34可以將入射于其上的大部分光線轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離突出部分40的方向。一般而言，帶角度上表面36使得入射于其上的光線輸出的光束在沿線性突出軸線B的方向加寬。
[0048]雖然這里圖示并描述的特定的光學(xué)配制，但是已經(jīng)從本公開獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在可替換實(shí)施例中，可以使用可替換的光學(xué)配制來實(shí)現(xiàn)所期望的光線分布。這樣的光學(xué)配制可以應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)部分20和/或突出部分40的上表面上。在實(shí)現(xiàn)所期望的光學(xué)配制時(shí)可以采用一種或多種表面處理。例如，可以對(duì)光學(xué)透鏡10的上表面應(yīng)用紋理、開槽、襯墊、脊、挖空、凹槽和/或棱面中的一種或多種和/或?qū)⑵渑c光學(xué)透鏡10的上表面整體形成以實(shí)現(xiàn)所期望的光線輸出分布。
[0049]現(xiàn)在參考圖6和7，圖示了光學(xué)透鏡110的第二實(shí)施例。圖6圖示了光學(xué)透鏡110的第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)部分120。旋轉(zhuǎn)部分120圍繞光學(xué)軸線A延伸大約180度并且可以通過使得圓錐形剖面圍繞光學(xué)軸線A進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而創(chuàng)建。旋轉(zhuǎn)部分120具有TIR圓錐壁122，其末端124在圖6中進(jìn)行圖示。經(jīng)旋轉(zhuǎn)的上表面126基本上是平面的并且沒有任何應(yīng)用于其上的附加光學(xué)配制。圖6中還圖示了側(cè)面折射表面164的曲面部分和上折射表面166的球面部分。
[0050]圖7與旋轉(zhuǎn)部分120相結(jié)合地圖示了突出部分140。突出部分的末端124以虛線進(jìn)行描繪。突出部分140包括無角度末端144和突出上表面146，所述突出上表面146基本上為平面并且沒有任何應(yīng)用于其上的附加光學(xué)配制。在可替換實(shí)施例中，無角度末端144的全部或部分可以具有挖空。而且，在可替換實(shí)施例中，光學(xué)配制可以被應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)上表面126和/或突出上表面146的全部或部分。
[0051]圖8圖示了可以整合光學(xué)透鏡10和/或110的基于LED的照明器材200?；贚ED的照明器材200鄰近表面202進(jìn)行圖示并且發(fā)出光線輸出210?；贚ED的照明器材200可選地可以是凹進(jìn)的洗墻式照明器材。軸線N表示基本上垂直于基于LED的照明器材200的基于LED的光源的軸線。光射線Rl和R2是示例性的LED光射線，它們?cè)谙喾捶较蚓韵嗤牧繌妮S線N角度偏離。
[0052]如果隨照明器材200的(多個(gè))LED采用對(duì)稱光學(xué)透鏡，則光射線Rl和R2將具有基本上相同的光亮強(qiáng)度。然而，與表面202中接收射線R2的部分相比，表面202中接收射線Rl的部分將被照得更亮，這是因?yàn)樯渚€R2必須行進(jìn)更大距離到達(dá)所述部分。因此，在這樣的應(yīng)用中，可能期望提供如這里所描述的非對(duì)稱的光學(xué)透鏡。設(shè)計(jì)者可選地可以選擇這樣的光學(xué)透鏡的特定光學(xué)特性以在墻面目標(biāo)10上創(chuàng)建基本上均勻的照明。例如，設(shè)計(jì)者可以選擇使得增加射線R2的光亮強(qiáng)度并降低射線Rl的光亮強(qiáng)度的光學(xué)特性而使得射線入射于其上的墻面的每個(gè)部分的照明更為均勻。例如，來自光學(xué)透鏡的旋轉(zhuǎn)部分的光線輸出可以為較大的光亮強(qiáng)度并且被指向表面202中距離照明器材200更遠(yuǎn)的部分，而來自光學(xué)透鏡的突出部分的光線輸出可以為較小的光亮強(qiáng)度并且被指向表面202中距離照明器材200更近的部分。
[0053]雖然這里已經(jīng)圖示并描述了若干說明性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)輕易想到用于執(zhí)行功能和/或獲得這里所描述的結(jié)果和/或一個(gè)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)的各種其它器件和/或結(jié)構(gòu)，并且每種這樣的變化和/或修改都被認(rèn)為處于這里所描述的發(fā)明實(shí)施例的范圍之內(nèi)。更一般地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)輕易意識(shí)到，這里所描述的所有參數(shù)、尺寸、材料和配置都意在是示例性的，并且實(shí)際的參數(shù)、尺寸、材料和/或配置將取決于針對(duì)其使用本發(fā)明教導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)具體應(yīng)用。使用常規(guī)以內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到或者能夠確定這里所描述的具體發(fā)明實(shí)施例的許多等同形式。因此，所要理解的是，以上實(shí)施例僅通過示例所給出，并且在所附權(quán)利要求及其等同形式的范圍內(nèi)，可以以具體描述和要求保護(hù)的以外的方式來實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。本公開的發(fā)明實(shí)施例針對(duì)這里所描述的每個(gè)個(gè)體特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/或方法。此外，如果這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/或方法并不互相矛盾，則兩個(gè)或更多這樣的特征、系統(tǒng)、物品、材料、裝備和/或方法的任意組合形式也包括在本公開的發(fā)明范圍之內(nèi)。
[0054]如這里所定義和使用的所有定義都應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)字面定義、通過引用所結(jié)合的文獻(xiàn)中的定義和/或所定義術(shù)語的常規(guī)含義加以支配。
[0055]除非明確相反指出，否則如說明書和權(quán)利要求中所使用的不定冠詞“一”和“一個(gè)”
應(yīng)當(dāng)被理解為表示“至少一個(gè)”。
[0056]如說明書和權(quán)利要求中所使用的短語“和/或”應(yīng)當(dāng)被理解為這樣連接的要素中的“任一個(gè)或二者”，即在一些情況下聯(lián)合出現(xiàn)而在其它情況下非聯(lián)合出現(xiàn)的要素。利用“和/或”所列出的多個(gè)要素應(yīng)當(dāng)以相同的方式進(jìn)行理解，即這樣連接的要素中的“一個(gè)或多個(gè)”。在通過“和/或”從句所具體標(biāo)識(shí)的要素以外，可選地可以出現(xiàn)其它要素，而無論其是否與具體標(biāo)識(shí)的那些要素相關(guān)。因此，作為非限制示例，當(dāng)結(jié)合諸如“包括”之類的開放式的語句使用時(shí)，對(duì)“A和/或B”的引用在一個(gè)實(shí)施例中可以是指僅為A(可選地包括B以外的要素)；在另一實(shí)施例中僅為B(可選地包括A以外的要素)；在又另一個(gè)實(shí)施例中，是指A和B(可選地包括其它要素)；等等。
[0057]如這里在說明書和權(quán)利要求中所使用的，“或”應(yīng)當(dāng)被理解為具有與如以上所定義的“和/或”相同的含義。例如，當(dāng)在列表中分開項(xiàng)時(shí)，“或”或者“和/或”將被解釋為包含，即包括至少一個(gè)，而且還包括多個(gè)要素或要素列表中的多于一個(gè)、并且可選地，包括另外未列出的項(xiàng)。僅明確指示相反含義的短語，諸如“僅其中一個(gè)”或“恰好其中一個(gè)”，或者在權(quán)利要求中使用時(shí)，“由...組成”將是指僅包括多個(gè)要素或要素列表中的一個(gè)。通常，當(dāng)前面有諸如“任一個(gè)”、“之一”、“僅其中一個(gè)”或“恰好其中一個(gè)”之類的排他性術(shù)語時(shí)，如這里所使用的術(shù)語“或者”將僅被解釋為指示排他性替換形式(即“一個(gè)或另一個(gè)而非二者”)。當(dāng)在權(quán)利要求中使用時(shí)，“基本上由...構(gòu)成”將具有如在專利法領(lǐng)域中所使用的普遍含義。
[0058]還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非明確另外指出，否則在這里所要求保護(hù)的包括多于一個(gè)步驟或動(dòng)作的任意方法中，所述方法的步驟或動(dòng)作的順序并非必然局限于所述方法的步驟或動(dòng)作所引用的順序。而且，權(quán)利要求中出現(xiàn)在括號(hào)之間的附圖標(biāo)記僅是為了方便而提供而并不應(yīng)當(dāng)被理解為以任何方式進(jìn)行限制。
[0059]在權(quán)利要求以及以上說明書中，諸如“包括”、“包含”、“攜帶”、“具有”、“含有”、“涉
及”、“持有”、“由...組成”等之類的所有過渡短語要被理解為是開放式的，即意味著包括但并不局限于此。僅過渡短語“由...構(gòu)成”和“基本上由...構(gòu)成”應(yīng)當(dāng)分別是封閉或半封閉的過渡短語。
【權(quán)利要求】
1.一種非對(duì)稱光學(xué)透鏡，包括: LED 凹進(jìn)(60)； 與所述LED凹進(jìn)(60)相交的光學(xué)軸線㈧； 垂直于所述光學(xué)軸線(A)并且與所述LED凹進(jìn)(60)相交的突出軸線(B)； 旋轉(zhuǎn)部分(20，120)，其具有部分圍繞所述光學(xué)軸線(A)旋轉(zhuǎn)的外圓錐壁(22，122)，所述外圓錐壁(22，122)包圍所述LED凹進(jìn)(60)的一部分并且被配置為對(duì)源自于所述LED凹進(jìn)(60)的入射于其上的大部分光線輸出進(jìn)行內(nèi)反射并使其準(zhǔn)直； 其中所述外圓錐壁(22，122)在其末端定義了第一輪廓； 突出部分(40，140)，其從所述外圓錐壁(22，122)的所述末端進(jìn)行延伸并且具有沿所述突出軸線(B)的任意點(diǎn)觀看都基本上與所述第一輪廓的相對(duì)應(yīng)部分相符的輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡，其中所述突出部分(40，140)包括帶角度末端(44)，其向上帶角度并且遠(yuǎn)離所述LED凹進(jìn)(60)以使得所述突出部分(40，140)沿所述光學(xué)軸線(A)的高度隨著沿所述突出軸線(B)而距所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)的距離增加而減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的透鏡，其中所述突出部分(40，140)沿所述光學(xué)軸線(A)的所述高度隨著沿所述突出軸線(B)而距所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)的距離的增加而線性減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的透鏡，其中所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)包括預(yù)定義的非平面上表面，其上具有光學(xué)配制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的透鏡，其中所述光學(xué)配制包括至少一個(gè)基本上垂直于所述光學(xué)軸線(A)和所述突出軸線(B)的凹槽(32，34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的透鏡，其中所述光學(xué)配制包括相對(duì)于所述光學(xué)軸線(A)成銳角并且相對(duì)于所述突出軸線(B)成鈍角的向上帶角度的表面(36)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的透鏡，其中所述光學(xué)配制包括處于所述光學(xué)軸線㈧和所述向上帶角度表面之間的至少一個(gè)凹槽(32，34)。
8.一種可置于至少一個(gè)LED上方的非對(duì)稱光學(xué)透鏡，包括: 可與所述LED的光線輸出軸線對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)軸線(A)； 圍繞所述光學(xué)軸線(A)大約180度提供的旋轉(zhuǎn)部分(20，120)，所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)具有外圓錐壁(22，122)，其被配置為對(duì)來自所述LED的入射于其上的大部分光線輸出進(jìn)行內(nèi)反射并基本上使其準(zhǔn)直； 其中所述外圓錐壁(22，122)在所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)的末端定義了第一輪廓； 垂直于所述光學(xué)軸線(A)并垂直于所述第一輪廓進(jìn)行延伸的線性突出軸線(B)； 從所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)進(jìn)行延伸并且在所述光學(xué)軸線(A)的其余部分周圍進(jìn)行延伸的突出部分(40，140)； 其中如沿所述線性突出軸線(B)的任意點(diǎn)所看到的所述突出部分(40，140)的所述輪廓基本上與所述第一輪廓的相對(duì)應(yīng)部分相符。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，其中所述第一輪廓為最佳擬合的平順線條。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，進(jìn)一步包括在所述圓錐壁(22，122)的內(nèi)部位于所述光學(xué)軸線(A)周圍的內(nèi)折射表面，所述所述內(nèi)折射表面對(duì)所述光線輸出進(jìn)行折射并且將所述光線輸出引導(dǎo)向所述圓錐壁(22，122)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的透鏡，其中所述內(nèi)折射表面包括凸面的上折射表面(66)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的透鏡，進(jìn)一步包括在所述內(nèi)折射表面和所述圓錐壁(22，122)之間延伸的基座(62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，其中所述整個(gè)圓錐壁(22，122)是最佳擬合的平順線條。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，其中所述光學(xué)軸線(A)被配置為與所述LED的所述中心光線輸出軸線對(duì)準(zhǔn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，其中所述突出部分(40，140)沿所述線性突出軸線⑶的所述輪廓隨著沿所述線性突出軸線(B)而距所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)的距離增加而沿所述光學(xué)軸線(A)縮短。
16.根據(jù)權(quán)利要求8的透鏡，其中所述旋轉(zhuǎn)部分(20，120)包括其上具有光學(xué)配制的非平面的上表面。
17.一種設(shè)計(jì)非對(duì)稱光學(xué)透鏡的方法，包括: 確定總體內(nèi)反射輪廓； 使得所述總體內(nèi)反射輪廓圍繞光學(xué)軸線(A)旋轉(zhuǎn)大約180度； 使得所述總體內(nèi)反射輪廓從所述經(jīng)旋轉(zhuǎn)的總體內(nèi)反射輪廓的末端線性突出； 底切所述所突出的總體內(nèi)反射輪廓的至少一部分；并且 至少在所述經(jīng)旋轉(zhuǎn)的總體內(nèi)反射輪廓的上表面應(yīng)用預(yù)定義的非平面光學(xué)配制。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括確定整合有所述非對(duì)稱光學(xué)透鏡的照明器材的安裝位置的一個(gè)或多個(gè)特性以及所述照明器材的所期望光學(xué)輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述總體內(nèi)反射輪廓和所述非平面光學(xué)配制中的至少一個(gè)基于所述安裝位置的一個(gè)或多個(gè)特性以及所述所期望光學(xué)輸出的所述確定。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述總體內(nèi)反射輪廓和所述非平面光學(xué)配制均基于所述安裝位置的一個(gè)或多個(gè)特性以及所述所期望光學(xué)輸出的所述確定。
【文檔編號(hào)】F21V7/00GK103608715SQ201280030309
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月20日
【發(fā)明者】L·G·L·拉克魯瓦 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司